Оценка методов снижения виброактивности электронасосного агрегата космических аппаратов

Широбоков, О.В.; Матвеев, С.А.; Слободзян, Н.С.; Горбунов, А.В.

Просмотр сведений о научной статье

Обложка номера

Заголовок

Оценка методов снижения виброактивности электронасосного агрегата космических аппаратов

Авторы

О.В. Широбоков, С.А. Матвеев, Н.С. Слободзян, А.В. Горбунов

Организация

Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова
г. Санкт-Петербург, Российская Федерация

Аннотация

В статье характеризуется космический аппарат как средство выполнения различных задач, в том числе с применением прецизионного оборудования. Делается акцент на вибрации как на одном из воздействующих факторов и на необходимости низкого уровня вибрации на борту космического аппарата. Среди источников вибрации выделяется электронасосный агрегат систем терморегулирования и ставится актуальная задача по достижению низкой виброактивности при разработке нового образца для перспективных космических аппаратов. Обозначается комплексный подход к решению поставленной задачи с рассмотрением электронасосного агрегата как системы и выделением нескольких направлений для достижения среднеквадратичного значения виброускорения 0,01g и ниже. Подробно описываются возможные методы снижения виброактивности по каждому из направлений и реализованные решения в разработанном образце. Описывается несколько вариантов исполнения электронасосного агрегата для экспериментального определения уровня вибрации в виде среднеквадратичного значения виброускорения в диапазоне частот 5–1000 Гц. По результатам эксперимента оценивается вклад в снижение виброактивности по нескольким направлениям. Сделан вывод о том, что только комплексный подход позволяет достичь очень низкой виброактивности при разработке электронасосного агрегата.

Ключевые слова

электронасосный агрегат, система терморегулирования, космический аппарат, комплексный подход, снижение виброактивности

Список литературы

[1] Телепнев П. П., Кузнецов Д. А. Методы виброзащиты прецизионных космических аппаратов. Химки : АО «НПО Лавочкина», 2019. 263 с.

[2] ГОСТ Р 53802-2010: Системы и комплексы космические. Термины и определения. Королев : ФГУП ЦНИИмаш, 2010. 27 с.

[3] Коротков Е. Б., Широбоков О. В., Матвеев С. А., Юдина З. А. Обзор электронасосных агрегатов систем терморегулирования космических аппаратов // Космические аппараты и технологии. 2021. Т. 5. № 4. С. 198–207.

[4] Двирный В. В., Двирный Г. В., Хныкин А. В., Голованова В. В., Крушенко Г. Г. Обеспечение длительного ресурса малорасходных нагнетателей // Исследования наукограда. 2014. № 3. С. 12–20.

[5] Liu W., Znang Y., Li Z., Dong W. Control performance simulation and tests for microgravity active vibration isolation system onboard the Tianzhou-1 cargo spacecraft // Astrodynamics. 2018. № 2 (4). pp. 339–360.

[6] Saggin B., Scaccabarozzi D., Comolli L. Long-term vibration monitoring onboard mars express mission // Journal of Spacecraft and Rockets. 2014. vol. 51. no. 51. pp. 1664–1672. doi: 10.2514/1.A32752.

[7] Жуков Ю. А., Коротков Е. Б., Матвеев С. А., Слободзян Н. С., Широбоков О. В. Виброзащита прецизионного оборудования космических аппаратов от внутренних источников возмущений // Космические аппараты и технологии. 2021. Т. 5. № 4. С. 217–226. doi: 10.26732/j.st.2021.4.05.

[8] Вибрации в технике : справочник. Т. 6. Защита от вибрации и ударов. М. : Машиностроение, 1981. 456 с.

[9] Матвеев С. А., Широбоков О. В., Слободзян Н. С., Горбунов А. В. Конструктивные и программно-алгоритмические методы снижения уровня вибрации электронасосного агрегата космического аппарата // Journal of Advanced Research in Technical Science. 2021. № 27. С. 34–36. doi: 10.26160/2474-5901-2021-27-34-36.

[10] Brennen C. E. Hydrodynamics of pumps. Cambridge University Press, 2011. 301 p.

[11] Горбунов А. В., Матвеев С. А., Тестоедов Н. А., Леканов А. В., Порпылев В. Г. Герметичный многоступенчатый центробежный электронасос. Пат. № 2791265 Российская Федерация, 2023. Бюл. № 7.

[12] Боровиков М. А., Доманов В. И., Доманов А. В. Оперативная диагностика вентильного двигателя на автономном объекте // Тезисы докладов науч.-прак. конф. «Электротехника и энергетика Поволжья на рубеже тысячелетий», Чебоксары. 2001. С. 35–37.

[13] Боровиков М. А., Доманов В. И., Доманов А. В. Вопросы построения автомобильного вентильного электропривода с микроконтроллерной системой управления // Вестник УлГТУ. 2000. № 1. С. 66–70.

[14] Юдина З. А., Синиченко М. И., Ладыгин А. П., Синьковский Ф. К., Усманов Д. Б. Причины возникновения вибрации в агрегате электронасосном космического аппарата и способы ее снижения // Космические аппараты и технологии. 2021. Т. 5. № 2. С. 63–76. doi: 10.26732/j.st.2021.2.01.

[15] Чернавский С. А. Подшипники скольжения. М. : Машгиз, 1963. 243 с.

[16] Introduction to pump rotordynamics [Электронный ресурс]. URL: https://www.sto.nato.int/publications/STO%20Educational%20Notes/RTO-EN-AVT-143/EN-AVT-143-09.pdf (дата обращения: 15.03.2023).

[17] Морковин А. В., Плотников А. Д., Борисенко Т. Б. Теплоносители для тепловых труб и наружных гидравлических контуров систем терморегулирования автоматических и пилотируемых космических аппаратов // Космическая техника и технологии. 2015. № 3. С. 89–99.

[18] Шмарин Я. А. Повышение эффективности электропривода объемного гидронасоса многоколесной автотранспортной платформы : дис. канд. техн. наук: 05.09.03. Челябинск, 2017. 150 с.

[19] Матвеев С. А., Тестоедов Н. А., Слободзян Н. С., Гончаров В. О., Киселев А. А., Баленко Н. А. Отказоустойчивая система управления электронасосным агрегатом космического назначения // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2021. № 2. С. 37–44.

[20] Томасов В. С., Ловлин С. Ю., Егоров А. В. Алгоритмы компенсации пульсаций момента прецизионного электропривода на базе синхронной машины с постоянными магнитами // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2013. № 2 (84). С. 77–83.

[21] Kim I., Nakazawa N., Kim S., Park Ch., Yu Ch. Compensation of torque ripple in high performance BLDC motor drives // Control Engineering Practice. 2010. vol. 18. issue 10. pp. 1166–1172. doi: 10.1016/j.conengprac.2010.06.003.

[22] Nakao N., Tobari K., Sugino T., Ito Yo., Mishima M., Maeda D. Torque ripple suppression control for PMSMs using feedforward compensation and online parameter estimation // IEEJ Journal of Industry Applications. 2021. vol. 141. no. 1. pp. 18–27. doi: 10.1541/ieejjia.20003337.

[23] В Самарском университете им. Королева прошли испытания устройств виброзащиты для ракеты-носителя «Союз-5» [Электронный ресурс]. URL: https://ssau.ru/news/18746-v-samarskom-universitete-im-korolevaproshli-ispytaniya-ustroystv-vibrozashchity-dlya-rakety-nositelya-soyuz-5 (дата обращения: 13.03.2023).

[24] Участие в миссии ExoMars 2016 [Электронный ресурс]. URL: http://onil1.ru/news/48-exomars2016.html (дата обращения: 13.03.2023).

Дополнительные сведения

Работа выполнена в рамках НИОКТР комплексного проекта «Создание высокотехнологичного импортозамещающего производства высокоресурсных элементов систем исполнительной автоматики транспортной и авиационно-космической техники, обеспечивающей освоение и использование Мирового Океана, Арктики и Антарктики» при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (соглашение № 075-11-2019-077 от 13.12.2019) в соответствии с постановлением Правительства РФ от 09.04.2010 № 218.

Полный текст статьи (скачано: 184)

Цитирование данной статьи

Широбоков О.В., Матвеев С.А., Слободзян Н.С., Горбунов А.В. Оценка методов снижения виброактивности электронасосного агрегата космических аппаратов // Космические аппараты и технологии. 2023. Т. 7. № 2. С. 107-115. doi: 10.26732/j.st.2023.2.03

Данная статья лицензирована по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.